KR20030037108A

KR20030037108A - 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치

Info

Publication number: KR20030037108A
Application number: KR1020010068213A
Authority: KR
Inventors: 김태현; 박원형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-12
Also published as: US20030086480A1; US7123644B2

Abstract

본 발명은 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치에 관한 것으로, 특히 이동통신 기지국 송신부에서 디지털 신호의 피크 신호를 제거하여 송신부의 끝단에 사용되는 파워 앰프의 출력의 선형성을 개선하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명은 직병렬변환기에서 출력된 병렬 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 이동통신 기지국 송신부에 있어서, 상기 병렬 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 출력하는 피크검출기와; 상기 피크 신호의 소정부분을 제거하는 피크제거기로 구성된 피크제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이동통신 기지국 송신부의 최종 출력단에 사용되는 파워 앰프의 출력의 선형성을 개선하고 정격 입력 레벨이 낮은 파워 앰프의 사용을 가능하게 함으로써 비용 절감 효과가 있다.

Description

이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치{APPARATUS FOR REJECTION OF PEEK SIGNAL IN TRANSMITTING DEVICE OF MOBILE BASE STATION}

본 발명은 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치에 관한 것으로, 특히 이동통신 기지국 송신부에서 디지털 신호의 피크 신호를 제거하여 송신부의 끝단에 사용되는 파워 앰프의 출력의 선형성을 개선하게 한 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 이동통신 기지국 송신부의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 이동통신 모뎀부에서 출력된 파일럿 데이터와 다수의 트래픽 데이터를 입력받아 코딩하여 아이/큐 채널로 분리하는 코딩부(10)와; 상기 아이/큐 채널의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 직병렬변환기(20)와; 상기 병렬 데이터를 기지국 의사잡음부호(40)와 곱하여 대역 확산된 디지털 신호를 출력하는 곱셈기(30)와; 상기 디지털 신호의 대역을 제한하여 출력하는 디지털저역통과여파기(50)와; 상기 디지털저역통과여파기(50)로부터 출력된 대역 제한된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기(60)와; 상기 아날로그 신호를 중간 주파수 대역으로 중간 주파수 대역으로 상향시키는 아이/큐변조부(70)와; 상기 아이/큐변조부(70)에서 출력된 중간 주파수 대역의 신호를 다시 무선 주파수 대역으로 상향시켜 안테나(90)를 통해 출력하는 전력증폭기(80)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치에 대해 상세히 설명하면, 이동통신 모뎀부에서 출력된 파일럿 데이터와 다수의 트래픽 데이터는 각각의 코딩부(10)에 입력되어 코딩된 후, 각각의 아이와 큐 채널로 나뉘어진다.

상기 다수의 아이 채널은 더해져 하나의 아이 채널을 이루고, 상기 다수의 큐 채널은 더해져 하나의 큐 채널을 이루게 된다.

이때, 직병렬변환기(20)가 사용되는데 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2의 a 내지 도 2의 c는 상기 코딩부에서 출력된 디지털 데이터가 직병렬변환기에 입력되어 병렬 디지털 데이터로 변환된 것을 도시한 것이고, 도 2의 d는 직병렬변환기의 출력을 도시한 것으로 상기 병렬 디지털 데이터가 대응되는 비트마다 더해져 하나의 병렬 디지털 데이터로 변환된 것을 아날로그로 도시한 것이다.

따라서, 더해지는 디지털 데이터 a) b) c)의 각 비트가 1이면 상기 직병렬변환기(20)에서 출력되는 디지털 데이터의 t1구간과 t2구간에서는 피크 신호를 갖게 된다.

이 경우 채널의 숫자가 많아지면, 각 채널의 더해진 신호는 여러 세기를 가질 수 있으며, 이로 인해 평균 신호의 레벨과 피크 신호 레벨의 비율은 높아지게 된다.

이러한 높은 피에이알(PAR : Peak to Average Ratio) 때문에 기지국 출력 신호의 아이엠디(IMD : Intermodulation Distortion) 레벨이 높아지며, 큰 용량의 파워 앰프(HPA : High Power Amplifier)를 사용해야 하는 비효율적인 면이 발생하는 문제점이 있다.

이후, 상기 병렬 디지털 데이터는 기지국에 대응하는 의사잡음부호(40)가 곱해지고, 디지털저역통과여파기(50)를 통해 대역 제한된다.

여기서, 상기 디지털저역통과여파기(50)에 입력되는 디지털 신호는 원하는 주파수 대역외에 불필요한 주파수 성분을 보유하고 있으며, 또한 채널폭이 원하는 대역폭보다 넓은 신호이다.

따라서, 상기 디지털저역통과여파기(50)는 불필요한 주파수 성분을 제거하여 대역 제한하게 되는데, 이때 이 디지털저역통과여파기(50)에 의해 원치 않는 피크 성분이 발생할 수 있으며, 그로 인해 설정된 피크 값 보다 약간 높은 신호가 발생할 수 있다. 하지만, 이 피크 성분은 본 발명으로 얻을 수 있는 성능 개선에 비해 미약한 정도이다.

대역 제한된 디지털 데이터는 디지털/아날로그 변환기(60)를 거쳐 아날로그 신호로 변환되고, 아이/큐 변조부(70)에서 중간 주파수 대역으로 주파수 상향된다.

주파수 상향된 중간 주파수 신호는 전력증폭기(80)에서 다시 무선 주파수 대역으로 주파수 상향되고 증폭된 후 안테나(90)를 통해 기지국에 송신된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 피에이알의 특성에 따른 기지국 시스템을 설계하기 위해 주로 송신기와 전력증폭기의 이득에서 마진을 충분히 확보하는 설계를 해야 하고, 비용 또한 비싼 증폭기 모듈을 상대적으로 많이 사용함으로써 불필요한 비용 지출을 야기하는 문제점이 있다.

또한, 이동통신 기지국 시스템에서 채널의 수가 증가하면, 채널리제이션 코드(channelization code)의 특성상 많은 피크 신호가 발생하게 되고, 이러한 피크 신호에 의해 시스템 전체의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 피에이알이 높아지면, 기지국의 끝단에 사용되는 파워 앰프의 비선형성을 증가시키고, 그에 따라 기지국 출력 스펙트럼의 인터모듈레이션(Intermodulation) 특성을 나쁘게 하여 기지국의 송신 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 디지털 신호의 피크 신호를 제거하여 정격용량이 작은 파워 앰프를 사용 가능하게 함으로써 이동통신 기지국의 설계 비용을 낮추는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 이동통신 기지국 송신부의 개략적인 구성을 보인 블록도.

도 2는 도 1의 송신부에서의 입출력 신호 파형을 보인 예시도.

도 3은 본 발명 피크 제거 장치가 종래 이동통신 기지국 송신부에 삽입되는 위치를 보인 설명도.

도 4는 도 3의 일실시예를 보인 것으로 송신부에 삽입된 피크 제거 장치의 구성을 보인 블록도.

도 5는 도 3의 다른 일실시예를 보인 것으로 송신부에 삽입된 피크 제거 장치의 구성을 보인 블록도.

도 6은 도 4의 피크 제거 장치에서의 입출력 신호 파형을 보인 예시도.

도 7은 도 5의 피크 제거 장치에서의 입출력 신호 파형을 보인 예시도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 지연기 130 : 피크검출기

140 : 비교기 120, 220 : 피크제거기

121 : 곱셈기 122 : 이득제어부

222 : 임펄스발생기 223 : 펄스정형필터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직병렬변환기에서 출력된 병렬 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 이동통신 기지국 송신부에 있어서, 상기 병렬 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 출력하는 피크검출기와; 상기 피크검출기의 출력신호와 설정된 임계치를 비교하는 비교기와; 상기 비교기의 출력신호를 입력받아 피크 신호를 제거하고 이득보상을 하는 피크제거기로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치를 첨부한 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

피크 제거 장치는 도 3은 종래의 이동통신 송신경로상에서 본 발명 피크제거장치가 삽입되는 부분을 보인 예시도로서, 디지털저역통과여파기의 앞단 혹은 뒷단에 삽입되어 디지털 신호의 피크치를 제거한다.

먼저, 본 발명 일실시예의 개략적인 블럭 구성도를 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 이동통신 기지국 송신부에서 본 발명 피크 제거 장치를 삽입한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 코딩부(10)와 직병렬변환기(20)를 통과한 신호와 기지국의사잡음부호(40)가 곱셈기(30)에 의해 곱해져 출력된 병렬 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 출력하는 피크검출기(130)와; 상기 피크검출기의 출력신호와 설정된 임계치를 비교하는 비교기(140)와; 상기 비교기의 출력신호를 입력받아 그에 대응한 이득조절신호를 출력하고, 이 피크 신호에 대한 감지 레벨을 조절하는 임계치를 출력하는 이득제어부(122)와, 상기 이득조절신호를 입력받아 지연기(110)를 거친 병렬 디지털 신호의 이득을 조절하는 이득조절기(121)로 구성된 피크제거기(120)와; 상기 피크제거기(120)에서 출력된 신호를 필터링하는 디지털 저역통과 여파기(50)로 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다.

직병렬변환기(20)에서 출력된 병렬 디지털신호는 기지국에 대응되는 의사잡음부호(40)와 곱해져 칩엑스원 레잇(chipx1 rate)을 갖는 신호로 변환된다.

이 변환된 디지털 신호는 피크검출기(130)와 지연기(110)에 각각 입력된다.

이때, 지연기(110)는 피크검출기(130) 내지 이득제어부(122)를 거쳐서 발생되는 신호와 일치시키는 역할을 하는 것으로 만약 지연이 정확하게 일치하지 않으면 줄이고자 하는 피크 신호의 소정부분을 제거하지 못한다.

피크검출기(130)는 입력받은 디지털 신호의 피크 신호를 검출하고 비교기(140)측으로 출력한다.

상기 검출된 피크 신호를 입력받은 비교기(140)는 임의로 설정된 임계치와 비교하여 그 비교 결과를 나타내는 피크치를 이득제어부(122)측으로 출력한다.

여기서, 상기 이득제어부(122)는 비교기(140)로부터 출력된 피크치에 대응해 임의로 설정된 임계치를 조절한다. 상기 임계치는 피크 신호의 감지 레벨을 결정하는 것이므로 비교기(140)와 이득제어부(122)간의 피드백은 적절한 임계치를 설정하는 역할을 한다.

상기 피크치를 입력받은 이득제어부(122)는 피크 신호가 임계치보다 크면 이득조절기(121)에 이득 조절 신호를 보내 상기 지연기(110)를 거친 병렬 디지털 신호에서의 피크 신호의 소정부분을 제거한다.

상기 과정에서의 파형을 도시하면, 도 6의 a는 피크제거부(100)에 입력되는 파형을 보인 것이고, 도 6의 b는 피크제거부(100)의 출력 파형을 보인 것이고, 도 6의 c는 디지털저역통과여파기(50)의 출력 파형이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 5에 도시한 바와 같이 직병렬변환기에서 출력된 병렬 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 이동통신 기지국 송신부에 있어서, 코딩부(10)와 직병렬변환기(20)를 통과한 신호와 기지국 의사잡음부호(40)를 곱셈기(30)에 의해 곱해져 출력된 신호를 디지털 저역통과 여파기(50)에 의해 필터링된 상기 병렬 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 출력하는 피크검출기(130)와; 상기 피크검출기(130)의 피크 신호와 설정된 임계치와 비교하는 비교기(140)와; 상기 비교기(140)측으로 임계치를 출력하는 기준값발생기(224)와, 상기 비교기(140)의 출력신호를 입력받아 그에 대응한 임펄스 신호를 출력하는 임펄스발생기(222)와, 상기 임펄스 신호의 파형을 변형하여 펄스정형 신호를 출력하는 펄스정형필터(223)와, 상기 펄스정형 신호와 지연기(110)를 거친 상기 병렬 디지털 신호를 합하여 출력하는 가산기(221)로 구성된 피크제거기(220)와; 상기 피크제거기(220)에서 출력된 신호를 아날로그로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그 변환기(60)로 구성한다.

이 실시예는 피크 신호가 임계치보다 클때 이득을 줄여 피크 신호를 줄이는 것이 아니고, 피크 신호와 임계치의 차와 비례하는 역 위상의 신호를 발생시켜 병렬 디지털 신호에서의 피크 신호의 크기를 줄이는 장치이다.

상기 장치는 특히 역 위상의 신호에 지연기(110)를 거치는 경로와 동일한 펄스정형필터를 반드시 사용해야 피크 신호의 감쇄 효과가 크다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 직병렬변환기(20)에서 출력된 병렬 디지털 신호는 기지국에 대응하는 의사잡음부호(40)와 곱해진 후 디지털저역통과여파기(50)를 거쳐 대역제한된 디지털 신호가 된다.

피크검출기(130)는 상기 대역제한된 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 비교기(140)측으로 출력한다.

비교기(140)는 상기 피크검출기(130)의 출력 신호와 기준값발생기(224)에서 출력되는 임의로 설정된 임계치와 비교하여 피크치를 임펄스발생기(222)에 출력한다.

상기 임펄스발생기(222)는 피크치가 임의로 설정된 임계치보다 크면 임펄스 신호를 출력한다.

상기 임펄스 신호는 펄스정형필터(223)에 의해 일정한 폭과 줄이고자 하는 크기를 갖는 파형으로 변형되고 가산기(221)에 입력된다.

여기서, 상기 펄스정형필터(223)는 역 위상의 신호의 펄스 폭을 조절하여 최적의 펄스 폭을 결정하여 피크 신호의 제거 효과를 증가시킨다.

상기 가산기(221)는 지연기(110)에 의해 일정시간 지연된 디지털 신호와 상기 펄스정형필터(223)에서 출력된 신호를 합하여 상기 병렬 디지털 신호에서의 피크 신호의 소정부분을 제거한다.

상기 과정에서의 파형을 도시하면, 도 7의 a는 디지털저역통과여파기(50)에 입력되는 파형을 보인 것이고, 도 7의 b는 디지털저역통과여파기(50)의 출력 파형을 보인 것이고, 도 7의 c는 가산기(221)의 출력 파형이고, 도 7의 d는 임펄스발생기(222)의 출력파형이고, 도 7의 e는 펄스정형필터(223)의 출력 파형이다.

이상, 상기 두 실시예를 살펴본 바와 같이 피크제거기(100)는 병렬 디지털 신호의 피크 신호를 제거하여 작은 정격용량의 파워 앰프를 사용 가능하지만 신호의 품질을 떨어뜨리는 단점을 갖고 있다.

하지만, 이러한 단점은 디지털 신호의 에러 정정 코딩을 통해 극복될 수 있다.

또한, 피크 신호를 제거함에 있어 고려해야 할 변수로는 이브이엠(EVM :Error Vector Magnitude)과 에이씨피알(ACPR : Adjacent-Channel Power Rejection)이 있는데 이 두 값은 서로 상보적 관계로 하나의 값을 높이면 다른 값이 낮아지므로 피크 신호의 소정 제거량을 정하는 기준으로 사용된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 기지국 송신부에 피크 제거 장치를 추가하여 피크 성분을 제거함으로써 사용할 수 있는 출력 레벨이 상승하며, 신호 출력 스펙트럼은 나빠지지 않는 효과가 있다.

또한, 이동통신 기지국에 사용하는 파워 앰프의 정격용량을 줄여 사용해도 되므로 작은 정격용량의 파워 앰프를 이용하여 높은 출력 레벨에서도 사용이 가능하므로 많은 비용 절감 효과가 있다.

Claims

직병렬변환기에서 출력된 병렬 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 이동통신 기지국 송신부에 있어서, 상기 병렬 디지털 신호를 입력받아 피크 신호를 감지하여 출력하는 피크검출기와; 상기 피크검출기의 출력신호와 설정된 임계치를 비교하는 비교기와; 상기 비교기의 출력신호를 입력받아 피크 신호를 제거하고 이득보상을 하는 피크제거기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 피크제거기는 비교기의 출력신호를 입력받아 그에 대응한 이득조절신호를 출력하고, 피크 신호의 감지 레벨을 조절하는 임계치를 비교기측으로 출력하는 이득제어부와; 상기 이득조절신호를 입력받아 지연기를 거친 병렬 디지털 신호의 이득을 조절하는 이득조절기로 구성한 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 피크제거기는 피크 신호의 감지 레벨을 조절하는 임계치를 출력하는 기준값발생기와; 비교기의 출력신호를 입력받아 그에 대응한 임펄스 신호를 출력하는 임펄스발생기와; 상기 임펄스 신호의 파형을 변형하여 펄스정형 신호를 출력하는 펄스정형필터와; 상기 펄스정형 신호와 지연기를 거친 상기 병렬 디지털 신호를 합하여 출력하는 가산기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 피크 신호는 병렬 디지털 신호의 일정 레벨 이상인 피크 신호로 임계치와 비교되어 그 차 크기만큼 제거되는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 지연기는 피크검출기 내지 피크제거기를 거쳐서 출력되는 신호와 병렬 디지털 신호의 시간차를 일치시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 송신부의 피크 제거 장치.